光ってなんだろう?

■光は「波」と「粒(つぶ)」

みんなの身の回りには、太陽の光や照明の光など、いろいろな光があるよね。そんな光とは、「電磁波(でんじは)」とよばれる、空間を伝わっていく「波」の一種なんだ。そして、光は人間の目ではとても見えない、小さな「粒(つぶ)」でもあるんだ。光の粒は「光子(こうし)」とよばれていて、光が明るくなるほど光子の数が多くなるんだよ。

ちなみに、光は波の長さである「波長(はちょう)」の長さによって、目に見える色が変化するんだ。さらに、光には目に見える光と、見えない光があるんだ。目に見える光は「可視光線(かしこうせん)」というんだ。目に見えない光には、日焼けのもとになる「紫外線(しがいせん)」や、テレビのリモコンなどに使われる「赤外線(せきがいせん)」などがあるよ。

■「光の速さ」はどのくらい?

懐中電灯のスイッチを入れると、いっしゅんで明るくなるよね?では、「光の速さ(光が伝わる速さ)」はどのくらいかというと、「1秒間に約30万km」というとんでもない速さなんだ。地球を1周すると約4万kmだから、光はわずか1秒で地球を7周半できるんだ。

世界で最初に光の速さを計算したのは、デンマークのレーマー(1644年~1710年)という学者だよ。1676年、レーマーは木星とそのまわりの星の動きをもとに、光の速さを計算したんだ。レーマーの計算では、光の速さは「1秒間に約22万km」というもので、現在の数字と大きく違わなかったんだ。それから173年が過ぎた1849年、フランスのフィゾーという学者が、鏡や歯車などを組み合わせた実験装置を作って光の速さを計算したんだ。すると、今度は「1秒間に約31万km」という、現在の数字にさらに近い結果が出たんだ。

それからも、世界中でいろいろな実験や計算が行われ、1983年になってついに、光の速さは「1秒間に29万9792.458km」と決められたんだ。

■光があるから、色がわかる

赤いリンゴ、黄色いバナナ、緑と黒のスイカ…など、いろいろな物の「色」がわかるのは、光があるからなんだ。太陽の光のような白っぽい光を物に当てると、光が当たった物の表面は特定の光を吸収(きゅうしゅう)して、その他の光を反射しているんだ。そして、その反射された光が目に入って、電気信号として脳(のう)に伝わることで「色」がわかるんだ。

光や色、かたちをとらえる「目のしくみ」

いろいろな光や色、かたちがわかるのは、もちろん「目」があるからだね。ここでは、「人間の目は、どんなしくみになっているのか?」を見てみよう。

人間の目は、「目玉(めだま)」などといわれている通り、ボールのように丸い形をしているんだ。だから、人間の目は「眼球(がんきゅう)」とよばれているんだ。人間の目は、カメラにたとえられることがあるけど、それはカメラとしくみがよく似ているからなんだ。

人間の目の中で、カメラのレンズにあたるのが「水晶体(すいしょうたい)」という部分だよ。人間が物を見るとき、水晶体はその厚さを変えながら、よりハッキリと見えるようにピントを調節しているんだ。カメラのイメージセンサーやフィルムにあたるのが「網膜(もうまく)」という部分なんだ。水晶体を通して網膜が感じた光が、「視神経(ししんけい)」を通って脳に伝わることで、目の前にある物の色や形などがわかるんだ。

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